JP4516704B2 - 過熱蒸気式乾燥方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衣料やタオル等の布地を乾燥させる過熱蒸気式乾燥方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の乾燥機は、図３に示すように、外部からの新鮮な空気を送風ファン３１で取り込み、これを加熱ヒータ３２により加熱して乾燥ドラム３３へ送る。乾燥ドラム３３では、水分を含んだ衣料や、リネン、タオル等の被乾燥物２０を攪拌しながら、上記加熱された空気に接触することによって乾燥する。衣料等を乾燥させた空気は、排気ダクト３４を介して、糸屑除去フィルタ３５を通り、屋外へと排出される。図３は、送風ファン３１を乾燥ドラム３３に対して空気が流入する入口側に設けており、押し込み型と一般に言われている。一方、図４は、送風ファン３１を乾燥ドラム３３に対して出口側に設けており、吸い込み型と一般に言われている。この押し込み型も吸い込み型も、外部からの新鮮な空気を加熱して、被乾燥物２０に接触させた後、屋外に排気するという熱風の供給方法であり、現在、多くの乾燥機で採用している。
【０００３】
しかし、このように加熱した新鮮な空気を乾燥ドラム３３通過後は屋外に排出してしまうという一方通行的な熱風の供給方法では、被乾燥物２０との接触効率が低いため、加熱された空気が被乾燥物２０に接触しないまま排気ダクト３４を介して屋外へ排出される場合があり、熱ロスが大きいのが欠点である。このような一方通行的な供給方法では、実際に空気を加熱した熱量が、被乾燥物２０内の水分を乾燥させるために必要な熱量の約２倍にもなったという報告もある。したがって、熱効率を向上させ、省エネルギーで被乾燥物を乾燥する方法の開発が望まれている。
また、このような一方通行的な供給方法は、大口径の排気ダクトを設置する必要があるため、装置自体が大きくなると伴に、装置を設置するコストも高いという問題がある。さらに、排ガスを屋外に放出するため、異臭も屋外に排出してしまうという問題もある。
このような状況に鑑みて、特開昭６１−７３６９９号公報にあるようなドライな過熱蒸気を用いてぬれた布地を乾燥させるための方法が記載されているが、この方法では布地を出し入れする度に乾燥内の蒸気が外に出てしまい効率が悪い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱効率を向上させて省エネルギー化を図ることが可能で、排気ダクトを採用しないため異臭を屋外に排出しないドラム式乾燥方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る過熱蒸気式乾燥方法は、被乾燥物である水分を含んだ布地を過熱蒸気を利用して乾燥させるドラム式乾燥機において、乾燥ドラムと循環ダクトとを含んでなる主構成経路に蒸気を供給しつつ、該主構成経路内に初期からあった空気を該主構成経路外の空気貯留手段に導き、該主構成経路を閉回路にした後、該主構成経路内で過熱蒸気を循環させることによって該被乾燥物の水分を蒸発させることを特徴とする。
上記過熱蒸気としては、１００℃〜１５０℃の温度範囲の過熱蒸気を用いることができる。
また、上記被乾燥物の水分が蒸発することによって該主構成経路内の圧力が上昇するが、その内圧の上昇分のみの蒸気を冷却して凝縮水として回収し、排ガスを屋外に放出しないようにすることができる。
【０００６】
このような構成により、過熱蒸気が循環して被乾燥物に接触するため、被乾燥物に接触しないまま屋外に排出されるという熱ロスはほぼ零となり、熱効率が大幅に向上し、省エネルギー化することができる。また、被乾燥物から蒸発される水分は、排気ダクトを採用せずに凝縮水として回収するため、異臭の屋外排気を防ぐことができる。さらに、１００℃以上の温度で乾燥し、乾燥終了時点では被乾燥物自体の温度も１００℃以上になるため、病院等のリネン類の乾燥にも用い得る十分な殺菌効果を有することができる。
【０００７】
また、本発明に係る過熱蒸気式乾燥装置は、被乾燥物である水分を含んだ布地を攪拌する乾燥ドラムと、該乾燥ドラムの出口と入口をつなぐ循環ダクトと、該循環ダクトに設置された循環ファン及び過熱ヒータと、該循環ダクトに接続された蒸気供給管と、該循環ダクトの一部分を迂回するように該循環ダクトの一位置と他の位置を結ぶバイパス管と、該バイパス管に設けられた該乾燥ドラム及び該循環ダクト内の空気を保留するためのエアバッグのような空気貯留手段と、該バイパス管又は該循環ダクトに設けられた冷却用のコンデンサとを含んでなり、該乾燥ドラムと該循環ダクトとを含んでなる主構成経路が閉回路であることを特徴とする。
上記過熱蒸気式乾燥装置はドラム式洗濯乾燥装置に用いることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
添付図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であって、過熱蒸気式乾燥装置の概略を示す構成図である。図１に示すように、本発明に係る過熱蒸気式乾燥装置は、水分を含んだ衣料や、リネン、タオル等といった被乾燥物２０をタンブリング（攪拌）させる乾燥ドラム１を備えており、また、この乾燥ドラム１は、被乾燥物２０をドラム１内に投入するためのドア２を正面に備えている。乾燥ドラム１は、空気や蒸気を通気させるために、その外周面に孔が開いている。また、乾燥ドラム１は、洗濯と乾燥の併用機の場合、洗濯ドラムとしても用いることができる。ドア２は乾燥ドラム１内を密封状態にできるように、外周縁にシールを取り付けている。
【０００９】
また、乾燥ドラム１の出口と入口は循環ダクト３でつながれており、この乾燥ドラム１と循環ダクト３とを本発明では主構成経路という。乾燥ドラム１の出口は、図１に示すように、乾燥ドラム１の上方部に設けられているが、下方部に設けることもできる。乾燥のみの単体機の場合、蒸気が被乾燥物２０からの蒸発水分を含み比重が重くなるため、出口を下方部に設けるのが好ましい。一方、洗濯と乾燥の兼用機の場合、下方部は洗濯排水等の設備があるため、出口を上方部に設けるのが好ましい。乾燥ドラム１の入口は、乾燥ドラム１の上方部にあっても下方部にあっても良い。
【００１０】
循環ダクト３は、主構成経路内に循環流を作るための循環ファン４と、主構成経路内の循環蒸気を過熱蒸気に過熱するための過熱ヒータ５と、主構成経路内に水蒸気を供給するための蒸気供給管６とを備えている。
循環ファン４は、循環ダクト３内のどの位置に設置しても良いが、乾燥ドラム１内の空気や蒸気を循環ダクト３内に効率良く吸い込むため、乾燥ドラム１の出口付近に設置するのが好ましい。また、循環ファン４は、電動式モータ等によって駆動させる。
過熱ヒータ５は、循環ダクト３内のどの位置に設置しても良いが、過熱した水蒸気を熱ロスが少ないように乾燥ドラム１内に供給するため、乾燥ドラム１の入口付近に設置するのが好ましい。また、過熱ヒータ５は、蒸気を温度１００℃〜１５０℃まで上昇させることができる性能のもので十分である。
蒸気供給管６は、循環ダクト３内のどの位置に設置しても良いが、水蒸気を供給することによって主構成経路内の初期にあった空気を逆止弁１１から、空気の一時保留手段であるエアバッグ１４に追い出すため、乾燥ドラム１を挟んで逆止弁１１の反対側に設置するのが好ましい。また、蒸気供給管６は、循環ダクト３と接続する位置付近に蒸気供給弁７を備えており、他方は、図に示されていないが蒸気供給源につながっている。
【００１１】
循環ダクト３の一部を迂回するように、循環ダクト３の一位置と他の位置の二点はバイパス管１０でつながれている。その循環ダクト３とバイパス管１０とをつなぐ２点の位置は、特に限定されないが、１点は主構成経路内の初期空気を逆止弁１１から追い出すため、乾燥ドラム１と循環ファン４の間のいずれかの位置が好ましく、もう１点は乾燥終了後に主構成経路に空気を効率良く送り込むため、循環ファン４と過熱ヒータ５の間のいずれかの最頂部（頂点）位置が好ましい。
バイパス管１０は、上流側から順に、圧力により弁を開閉するための逆止弁１１と、蒸気を冷却して凝縮するためのコンデンサ１２と、自動的に弁を開閉するための自動弁Ａ１３と、主構成経路内にある空気を一時的に保留するためのエアバッグ１４と、エアバッグ１４内に保留していた空気を再び主構成経路内に送り出すための送気ブロア１５と、自動的に弁を開閉するための自動弁Ｂ１６とを備えている。
【００１２】
逆止弁１１は、コンデンサ１２やバイパス１４から主構成経路への蒸気の逆流を防止するように弁体が作動する弁であれば、特に限定されず、例えば、リフト逆止弁、スイング逆止弁、ボール逆止弁を用いることができる。また、逆止弁１１の代わりに、例えば、細い管を循環ダクト３とコンデンサ１２の間に設けることもできるし、循環ダクト３内に設けた湿度計の値により開閉する弁を設けることもできる。
エアバッグ１４は、主構成経路内に初期からある空気を一時的に保留できる容積が必要であり、乾燥ドラム１の大きさによって適宜その大きさを設計することができる。例えば、０．５ｍ³程度とすることができる。樹脂製容器又は伸縮性のある樹脂製バック等を用いることができる。
【００１３】
このような構成によれば、乾燥単体機の場合、別置の洗濯専用機から洗濯済みの水分を含んだ被乾燥物２０を乾燥ドラム１に投入してドア２を閉めた後、又は洗濯乾燥兼用機の場合、洗濯工程が終了した後、循環ファン４と過熱ヒータ５を起動すると伴に、蒸気供給弁７を開いて蒸気供給管６から蒸気を主構成経路内に供給する。この時、自動弁Ａ１３は開き、自動弁Ｂ１６は閉じ、送風ブロア１５は停止している。蒸気が供給されると、主構成経路内に初期からあった空気は、逆止弁１１からバイパス管１０に追い出される。コンデンサ１２で空気中の水分が冷却されて凝縮されるが、その他の空気は、自動弁Ａ１３を介してエアバッグ１４まで追い出され、ここで一時的に保留される。
【００１４】
主構成経路内の初期空気をエアバッグ１４に保留するのが完了した後、蒸気供給弁７を閉じて水蒸気の供給を止めると伴に、自動弁Ａ１３も閉じる。これにより、主構成経路内は空気が除去された閉回路となる。温度が約１００℃である主構成経路内の循環蒸気を、過熱ヒータ５により１００℃〜１５０℃の温度範囲まで、好ましくは１２０〜１３０℃まで上昇して過熱蒸気化する。過熱蒸気が１００℃近辺の場合、被乾燥物２０に含まれる水分を蒸発させるのに時間がかかるため、好ましくない。過熱蒸気の温度は１２０℃以上が一般的に効率が良い。一方、１５０℃を超える場合、被乾燥物２０が熱のため変色したりするので、注意を要し、好ましくない。
【００１５】
この過熱蒸気によって温度乾燥ドラム１内の被乾燥物２０に含まれる水分が蒸発し、被乾燥物２０は乾燥する。被乾燥物２０内の水分の蒸発が盛んに始まると、主構成経路内ではその蒸発水分に匹敵する内圧上昇が起こる。この内圧上昇分が逆止弁１１を開き、蒸発水分を含んだ蒸気がバイパス管１０を経てコンデンサ１２に導入される。コンデンサ１２は蒸気を冷却して凝縮（液化）し、図に示していないが回収容器等へ凝縮水を排出する。
【００１６】
被乾燥物２０の乾燥を終えた後、循環ファン４と過熱ヒータ５の運転を止める。そして、自動弁Ｂ１６を開き、送気ブロア１５を起動することにより、エアバッグ１４内に一時保留していた空気を再び主構成経路へ供給する。この時、自動弁Ａ１３は閉じたままである。したがって、主構成経路内に残留している蒸気は、逆止弁を通り、バイパス管１０を経て、コンデンサ１２へ導入される。コンデンサ１２は、乾燥中と同様に、蒸気を冷却して凝縮し、凝縮水として排出する。
空気の再供給が完了した後、自動弁Ｂ１６を閉じる。そして、ドア２を開き、乾燥ドラム１内の乾燥した被乾燥物２０を取り出す。
【００１７】
ここで、図２に示すように、逆止弁１１の代わりに、細い管を循環ダクト３とコンデンサ１２の間に設けることもできる。これにより、内圧の上昇を待たずに、積極的に主構成経路内の蒸発水分をコンデンサ１２により冷却して除去することができるので、逆止弁１１を設けた場合に比べて、被乾燥物２０の乾燥を速く行うことができる。但し、内圧上昇分以上の冷却を行うため、逆止弁１１を設けた場合に比べて、過熱ヒータ５でより過熱する必要があり、熱効率は悪くなる。
また、上記細管の入口には、循環ダクト３内に設けた湿度計の値により開閉する弁を設けることもできる。これにより、内圧の上昇を待たずに、湿度調整により主構成経路内の蒸発水分をコンデンサ１２により冷却して除去することができるので、被乾燥物２０の乾燥を速く行うことができる。但し、内圧上昇分以上の冷却を行うため、上記と同様に、過熱ヒータ５でより過熱する必要があり、熱効率は悪くなる。
さらに、コンデンサ１２はバイパス管１０に設けられているが、循環ダクト３に設けることもできる。これにより、主構成経路内の蒸発水分を冷却して除去することができるので、バイパス管１０に設けた場合に比べて、被乾燥物２０の乾燥を速く行うことができる。但し、主構成経路内で冷却を行うため、バイパス管１０に設けた場合に比べて、過熱ヒータ５でより過熱する必要があり、熱効率は悪くなる。
【００１８】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明は、主構成経路が閉回路を構成することにより、過熱蒸気が循環して被乾燥物に接触するため、被乾燥物に接触しないまま屋外へ排出されるという熱ロスはほぼ零となる。主構成経路外への熱放出は、被乾燥物からの水分蒸発による内圧上昇分のみとなり、したがって、被乾燥物の乾燥に必要な熱量は、装置の放熱によるロスが若干あるが、ほぼ残留水分の蒸発のみとなり、従来の一方通行的な熱風の供給方法に比べて熱効率が大幅に向上し、従来比で４０〜５０％の省エネルギーが可能となる。
【００１９】
また、本発明は、主構成経路内の初期空気をエアバッグに一時貯留することにより、屋外への排気を不要にすることができる。また、被乾燥物からの蒸発水分をコンデンサにより冷却して凝縮水として回収するため、異臭成分を凝縮水に取り込むことができる。したがって、屋外への排気を実質的に不要にすることができ、異臭の屋内外への流出を防ぐことができる。また、主構成経路内の初期空気を排除するため、被乾燥物が乾燥時に酸素により酸化されず、衣類等にやさしい乾燥をすることができる。
【００２０】
したがって、本発明によれば、熱効率を向上させて省エネルギー化することが可能で、排気ダクトを採用しないため異臭を屋外に排出しない過熱蒸気式乾燥方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る過熱蒸気式乾燥装置の概略を示す構成図である。
【図２】本発明に係る過熱蒸気式乾燥装置の一代替例を示す構成図である。
【図３】従来の押し込み型のドラム式乾燥装置の概略を示す構成図である。
【図４】従来の吸い込み型のドラム式乾燥装置の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 乾燥ドラム
２ ドア
３ 循環ダクト
４ 循環ファン
５ 過熱ヒータ
６ 蒸気供給管
７ 蒸気供給弁
１０ バイパス管
１１ 逆止弁
１２ コンデンサ
１３ 自動弁Ａ
１４ エアバッグ
１５ 送気ブロア
１６ 自動弁Ｂ
２０ 被乾燥物
３１ 送気ファン
３２ 加熱ヒータ
３３ 乾燥ドラム
３４ 排気ダクト
３５ 糸屑除去フィルタ

Claims (5)

1. 被乾燥物を乾燥させるドラム式乾燥機において、乾燥ドラムと循環ダクトとを含んでなる主構成経路に蒸気を供給しつつ、該主構成経路内に初期からあった空気を該主構成経路外の空気貯留手段に導き、該主構成経路を閉回路にした後、該主構成経路内で過熱蒸気を循環させることによって該被乾燥物の水分を蒸発させることを特徴とする過熱蒸気式乾燥方法。
2. 上記過熱蒸気が１００℃〜１５０℃の温度範囲にある請求項１記載の過熱蒸気式乾燥方法。
3. 上記被乾燥物の水分が蒸発することによって該主構成経路内の圧力が上昇するが、その内圧の上昇分のみの蒸気を冷却して凝縮水として回収し、排ガスを屋外に放出しないことを特徴とする請求項１又は２記載の過熱蒸気式乾燥方法。
4. 被乾燥物を攪拌する乾燥ドラムと、該乾燥ドラムの出口と入口をつなぐ循環ダクトと、該循環ダクトに設置された循環ファン及び過熱ヒータと、該循環ダクトに接続された蒸気供給管と、該循環ダクトの一部分を迂回するように該循環ダクトの一位置と他の位置を結ぶバイパス管と、該バイパス管に設けられた該乾燥ドラム及び該循環ダクト内の空気を保留するための空気貯留手段と、該バイパス管又は該循環ダクトに設けられた冷却用のコンデンサとを含んでなり、該乾燥ドラムと該循環ダクトとを含んでなる主構成経路が閉回路であることを特徴とする過熱蒸気式乾燥装置。
5. 請求項４記載の過熱蒸気式乾燥装置を含んでなるドラム式洗濯乾燥装置。

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